Методы экологии и их особенности

Методы экологии и их особенности

Любое изучение живой природы строится на надёжных, проверенных временем приёмах. Чтобы выяснить, какими нитями организмы связаны со своей средой и между собой, учёные применяют целый арсенал инструментов. 

Посмотрим, на каких методах держатся экологические исследования и в чём суть каждого из них.

Иными словами, это выстроенная цепочка этапов, шагов и действий, ведущих к намеченной цели через решение отдельных задач.

В экологии обычно говорят о четырёх основных методах:

• системный подход;
• полевые наблюдения;
• эксперимент;
• математическое моделирование.

Системный подход

Этот приём вошёл в практику настолько глубоко, что породил целое самостоятельное направление — системную экологию. Его суть проста: объекты рассматриваются как единые, цельные системы. А фундаментом метода служит системный анализ.

Этапы системного анализа

Как правило, системный анализ движется по ряду идущих друг за другом шагов:

• постановка проблемы;
• формулирование задач;
• ранжирование целей и задач по важности;
• поиск путей решения намеченных задач;
• моделирование;
• определение возможных вариантов действий;
• внедрение полученных результатов.

Смотря по тому, какова проблема и какие цели стоят перед исследователем, отдельные этапы могут меняться местами или опускаться вовсе. Проводя анализ, стоит помнить о нескольких критериях:

• выбранный способ решения допускает доработку и улучшение;
• критерии оценки удачного решения нужно задавать чётко;
• причинно-следственные связи всегда принимаются во внимание.

Принципы системного подхода

Метод опирается на пять основных принципов:

• целостность — система удерживает свои свойства внутри себя как единое целое;
• структурность — элементы системы связаны друг с другом, а поведение каждого определяется его положением в общей структуре;
• взаимосвязь с системой и средой — компоненты не оторваны от окружения;
• иерархичность — любой компонент сразу и самостоятельная единица, и часть более крупного целого;
• множественность — каждую систему можно описать многими разными способами.

Шаги применения метода

На практике сам системный подход складывается из трёх шагов:

• поиск возможных решений;
• прогноз последствий для каждого из вариантов;
• подбор критериев, помогающих выделить наиболее удачное решение.

Метод наблюдения

Чаще всего именно с наблюдения берёт начало любое экологическое исследование. Отличительная черта этого приёма — невмешательство либо самое незначительное вмешательство в изучаемую среду.

Со временем облик наблюдений сильно поменялся. Прежде экологи довольствовались живописными, образными зарисовками окружающей природы. Ныне это подробные комплексные характеристики, которые получают при помощи современной техники — электроники, акустических приборов, фотокамер.

Какие задачи решает наблюдение

Полевое наблюдение справляется с целым набором задач:

• обнаружить основные экосистемы и связи между ними;
• выяснить, какие виды живут в экосистеме;
• понять, какие климат, почва и вода свойственны среде обитания вида;
• оценить количественный состав экосистемы;
• описать экосистему в развитии.

Тем самым наблюдение раскрывает, как совокупность факторов сказывается на отдельном организме или на целой популяции. Но дать ответы на все вопросы один этот приём не способен, поэтому экологи обращаются и к другим методам.

Метод экологического эксперимента

Объект при этом изменяют нужным образом либо воссоздают в специально подготовленных и контролируемых условиях.

В экологическом эксперименте предмет изучения можно сформировать искусственно или поставить в искусственную обстановку. Задача такого опыта — установить причину связей, которые встречаются в природе. По своей природе эксперимент аналитичен: он даёт возможность отследить, как именно отдельные факторы влияют на организм в управляемой обстановке.

Итоги лабораторных опытов непременно перепроверяют уже в естественных условиях. От полевых наблюдений полевые эксперименты отличает то, что исследователь способен сам менять силу действующего фактора.

Есть у метода и уязвимое место: воссоздать все природные факторы, действующие на организм, в опыте сразу не выйдет. Зато один отдельно взятый фактор удаётся изучить особенно подробно.

Особенности эксперимента

У данного метода есть ряд характерных особенностей:

• он деятельнее наблюдения;
• по ходу опыта объект способен меняться;
• эксперимент можно повторять многократно ради точности итогов;
• отдельные свойства возникают у объекта лишь в опытных условиях и не проявляются в живой природе;
• условия опыта поддаются изменению.

Пять стадий эксперимента

Экологический эксперимент разворачивается в пять идущих подряд стадий:

1. гипотеза;
2. планирование;
3. реализация;
4. анализ;
5. интерпретация результатов.

Гипотеза обязана быть взвешенной и осмысленной — без точного предположения опыт лишается смысла. Столь же значим план: именно он выстраивает логическую структуру всего исследования. Реализация охватывает все операции и действия с объектом опыта. Затем исследователи разбирают собранные сведения и трактуют их сообразно изначально выдвинутой гипотезе.

Математическое моделирование

Математическая экология берёт начало в теории динамики популяций. По ней колебания численности животных, растений и микроорганизмов, а равно и связи между ними фиксируют в форме дифференциальных, интегро-дифференциальных и разностных уравнений.

Запутанные экологические системы простыми усечёнными моделями не охватить. Тогда в ход идут либо подробные имитационные компьютерные модели, либо несложные интегрированные.

• Имитационные компьютерные модели выдают данные в разных видах: формулы, уравнения, графики и тому подобное.
• Простые интеграционные модели также не обходятся без развитой вычислительной техники.